Testy uwalniania interferonu gamma nowym

ARTYKUŁ REDAKCYJNY
Urszula Demkow
Zakład Diagnostyki Laboratoryjnej i Immunologii Klinicznej Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego
Kierownik: prof. dr hab. n. med. Urszula Demkow
Testy uwalniania interferonu gamma nowym narzędziem
do wykrywania ukrytego zakażenia prątkiem gruźlicy
Interferon gamma based tests as a new tool in diagnosis of latent tuberculosis
Pneumonol. Alergol. Pol. 2011; 79, 4: 261–263
Mimo znaczącego postępu w dziedzinie diagnostyki i leczenia, gruźlica nadal pozostaje ogromnym problemem zdrowotnym i społecznym [1–5].
Według szacunkowych danych Światowej Organizacji Zdrowia (WHO, World Health Organization)
około 2 miliardy ludzi jest zakażonych prątkiem
gruźlicy [1, 5]. Rocznie stwierdza się około 8 milionów nowych zachorowań (w tym 1,5 miliona
dzieci) i 3 miliony zgonów (500 000 dzieci) [1, 5].
Rozprzestrzenianie się zakażenia wirusem HIV
oraz czynniki społeczno-ekonomiczne (bezdomność, niedożywienie, narkomania, ruchy migracyjne) powodują wzrost liczby zachorowań [1, 5–8].
Choć zapadalność na gruźlicę w Polsce jest
znacznie niższa niż w krajach Afryki czy Azji Południowo-Wschodniej, to jednak od wielu lat posiadamy jedne z najgorszych wskaźników epidemiologicznych w Europie [2, 3, 7].
Naturalny przebieg gruźlicy składa się z trzech
etapów: ekspozycji, zakażenia i aktywnej choroby
[7, 8]. Po kontakcie z prątkami gruźlicy jedynie
część eksponowanych osób ulega zakażeniu [2, 7,
8]. Za ukryte zakażenie prątkiem gruźlicy przyjmuje się takie, które nie powoduje żadnych objawów
klinicznych, radiologicznych ani bakteriologicznych [9]. Ocenia się, że spośród osób z latentną
postacią gruźlicy, przy braku innych czynników
ryzyka, roczne prawdopodobieństwo reaktywacji
wynosi jedynie 0,1%, co przy ekstrapolacji można
oszacować jako życiowe ryzyko rozwoju choroby
oceniane na 10% [7, 8, 10].
Osoby zakażone prątkiem stanowią grupę,
z której jeszcze przez wiele lat będą powstawać
nowe przypadki zachorowania na gruźlicę [7]. Kraje o niskiej zapadalności prowadzą rygorystyczne
badanie kontaktów i profilaktyczne leczenie osób
zakażonych [9, 10].
Jednym z istotnych elementów postępowania
kwalifikacyjnego do chemioprofilaktyki gruźlicy
zarówno w Polsce, jak i na świecie jest wynik testu tuberkulinowego [7, 8, 11]. Jednak istotnym
ograniczeniem tej metody diagnostycznej jest jej
niska swoistość u osób szczepionych BCG (Bacillus Calmette-Guerin) gdyż dodatni wynik próby tuberkulinowej może być w takiej populacji wyrazem
odpowiedzi anamnestycznej na antygeny szczepu
BCG [12–14]. Ponadto, ze względu na podobieństwo
antygenowe zachodzące między różnymi gatunkami prątków, dodatni wynik odczynu tuberkulinowego może wynikać z obecności reakcji krzyżowych
między antygenami prątka gruźlicy obecnymi w tuberkulinie a antygenami niepatogennych prątków
obecnych w środowisku człowieka [12, 15].
W ostatnich latach opracowano nową metodę
identyfikacji osób zakażonych w stadium latencji,
jeszcze przed rozwojem aktywnej postaci choroby
[10, 16–20]. Nowe testy diagnostyczne oparte są na
ocenie uwalniania interferonu gamma (INFg, inter-
Adr
es do korespondencji: prof. dr hab. n. med. Urszula Demkow, Zakład Diagnostyki Laboratoryjnej i Immunologii Klinicznej, ul. Marszakowska 24, 00–576 Warszawa,
Adres
e-mail: [email protected]
Praca wpłynęła do Redakcji: 11.05.2011 r.
Copyright © 2011 Via Medica
ISSN 0867–7077
www.pneumonologia.viamedica.pl
261
Pneumonologia i Alergologia Polska 2011, tom 79, nr 4, strony 261–263
feron gamma) przez pobudzone swoistymi antygenami prątka leukocyty krwi obwodowej człowieka (IGRA, interferon gamma release assays)
[17–19].
Opracowano dwie kategorie testów IGRA różniących się metodyką wykonania:
— test polegający na ocenie ilości uwalnianego
interferonu w krótkotrwałych hodowlach komórek pełnej krwi stymulowanych antygenami prątka (Quantiferon-TB Gold — Cellestis);
— test polegający na liczeniu komórek produkujących interferon po stymulacji (T-spot-TB —
Oxford Immunotec).
Do konstrukcji obu rodzajów testu IGRA zastosowano antygeny prątka Mycobacterium tuberculosis — early secreted antigenic target 6kDa
(ESAT-6) i culture filtrated protein (CFP-10) [21–
–28]. Oba antygeny są współwydzielane w ilościach
1:1 w krótkotrwałych hodowlach prątków [23]. Antygeny ESAT-6 oraz CFP-10 są kodowane przez
geny regionu RD-1 nieobecnego we wszystkich
podtypach szczepu BCG oraz u większości prątków
niegruźliczych (za wyjątkiem M. szulgai, M. marinum i M. kansasi) [13, 27, 28]. Homolog antygenu
ESAT-6 istnieje u prątków trądu (M. leprae), jakkolwiek mimo 36-procentowej homologii można
się spodziewać reakcji krzyżowych w krajach,
gdzie występuje zakażenie trądem. Zarówno ESAT6, jak i CFP-10 są antygenami o małej masie cząsteczkowej, preferencyjnie rozpoznawanymi i będącymi głównymi stymulatorami produkcji INF-g
we wczesnych fazach eksperymentalnego zakażenia prątkiem [29, 30]. Oba antygeny występują na
tym samym operonie, pozostają pod kontrolą tego
samego promotora i są aktywnie wydzielane przez
M. tuberculosis, po czym formują dimer. I chociaż
stanowią dwa oddzielne polipeptydy, są jednak
prezentowane komórkom układu odpornościowego w ilościach równomolarnych i w tym samym
czasie, dlatego mogą być traktowane jako jeden
antygen. Ograniczona różnorodność repertuaru
limfocytów T we wczesnym okresie zakażenia
warunkuje wysoką czułość testów opartych na
powyższych antygenach [22, 23]. W późniejszych
fazach zakażenia odpowiedź immunologiczna limfocytów jest bardziej heterogenna, a więc reakcja
na te antygeny może być słabsza [22, 29, 30]. Zatem testy oparte na nich mogą być przydatne do
wykrywania zakażenia prątkiem we wczesnej fazie, jeszcze przed rozwojem aktywnej, klinicznie
jawnej postaci choroby [29, 30]. Odpowiedź na
ESAT-6 i CFP-10 jest komplementarna, dlatego
celowa wydaje się ocena odpowiedzi na oba antygeny [21, 22]. Z dostępnego piśmiennictwa wynika, że przydatność diagnostyczna testów opartych
262
na obu powyższych antygenach do wykrywania zakażenia prątkiem gruźlicy jest bardzo wysoka, ich
swoistość wynosi 90–99%, a czułość szacuje się na
około 72–97% [13, 20, 24–28]. Brak reakcji krzyżowych z bakteriami szczepu BCG oraz z większością
mykobakterii środowiskowych, obiektywna i ilościowa metoda diagnostyczna oraz możliwość częstego
powtarzania oznaczenia przy braku efektu booster
decydują o przewadze testu uwalniania interferonu
nad testem tuberkulinowym [13, 17–19, 27, 28].
Walorem testu jest także jego stosunkowo niska cena,
niewielka pracochłonność, konieczność jednorazowej wizyty chorego oraz redukcja błędów wynikających z subiektywności wykonania i odczytu [18].
Wprowadzenie testów IGRA opartych na antygenach, które nie występują u szczepu BCG
umożliwia odróżnienie odczynowości poszczepiennej od wywołanej utajonym zakażeniem gruźlicą. Test ten stwarza unikalną możliwość określenia w sposób bezpośredni obecności zakażenia
M. tuberculosis w populacji, w której szczepienie
przeciwko gruźlicy jest powszechnie stosowane, co
może ułatwić klinicystom podjęcie decyzji o wprowadzeniu lub zaniechaniu chemioprofilaktyki
gruźlicy u osób szczepionych BCG.
Jednak ze względu na stosunkowo niewielkie
jeszcze doświadczenie kliniczne w zastosowaniu
testów IGRA, ogromną heterogenność odpowiedzi
immunologicznej na antygeny prątka oraz różnorodność wpływów genetycznych i środowiskowych na przebieg zakażenia, konieczne jest przeprowadzenie szeroko zakrojonych badań obejmujących różne populacje.
W bieżącym numerze „Pneumonologii i Alergologii Polskiej” prezentujemy pracę Borkowskiej
i wsp. [31], którzy badali wartość interferonowego
testu T-spot-TB w grupie 137 osób pozostających
pod opieką Przychodni Przyklinicznej Instytutu
Gruźlicy Chorób Płuc w Warszawie oraz zdrowych
pracowników laboratorium szpitalnego.
Piśmiennictwo
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Kochi A. The global tuberculosis situation and the new control
strategy of the World Health Organization. Tubercle 1991; 72: 1–3.
Kuś J. Gruźlica — sytuacja epidemiologiczna oraz współczesne
poglądy na leczenie i zapobieganie. Terapia i Leki 2002; 5–6:
26–29.
Zwolska Z. Tuberculosis in the world and in Poland at the 20th
century. Bulletin of the Polish Academy of Sciences, Biological
Sciences 1996; 44: 261–271.
Ziment I. Epidemiology of mycobacterial infection today. Eur.
Respir. Rev. 1995; 5: 91–97.
World Health Organization: Global tuberculosis control. WHO
Report 2001. WHO/CDS/TB/2001.287, Geneva 2001.
Szczuka I. Gruźlica i choroby układu oddechowego w Polsce
w 2002 roku. Biuletyn Instytutu Gruźlicy i Chorób Płuc,
Warszawa 2003.
Roszkowski K., Szczuka I. Epidemiologia gruźlicy. Terapia
2004; 2: 57–58.
Zierski M. Epidemiologia gruźlicy. Wyd. Lek. PZWL, Warszawa 1958.
www.pneumonologia.viamedica.pl
Urszula Demkow, Testy IGRA nowym narzędziem do wykrywania ukrytego zakażenia prątkiem gruźlicy
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
Broekmans J.F., Migliori G.B., Rieder H.L. European framework
for tuberculosis control and elimination in countries with a low
incidence. Eur. Respir. J. 2002; 19: 765–775.
Schwartzman K. Latent tuberculosis infection: old problem,
new priorities. Cand. Med. Assoc. J. 2002; 166: 756–761.
Weis S. Contact investigations: how do they need to be designed for the 21st century? Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2002;
166: 1016–1017.
Huebner R.E., Schein M.F., Bass J.B. Jr. The tuberculin skin
test. Clin. Infect. Dis. 1993; 17: 968–897.
Johnson P.D., Stuart R.L., Grayson M.L. i wsp. Tuberculin-purified protein derivative-, MPT-64-, and ESAT-6-stimulated
gamma interferon responses in medical students before and
after Mycobacterium bovis BCG vaccination and in patients with
tuberculosis. Clin. Diagn. Lab. Immunol. 1999; 6: 934–937.
Menzies R., Vissandjee B., Rocher I., St Germain Y. The booster
effect in two-step tuberculin testing among young adults in
Montreal. Ann. Intern. Med. 1994; 120: 190–198.
Desem N., Jones S.L. Development of a human gamma interferon enzyme immunoassay and comparison with tuberculin skin
testing for detection of Mycobacterium tuberculosis infection.
Clin. Diagn. Lab. Immunol. 1998; 5: 531–553.
Katial R.K., Hershey J., Purohit-Seth T. i wsp. Cell-mediated
immune response to tuberculosis antigens: comparison of skin
testing and measurement of in vitro gamma interferon production in whole-blood culture. Clin. Diagn. Lab. Immunol. 2001;
8: 339–345.
Mazurek G.H., LoBue P.A., Daley C.L. i wsp. Comparison of
a whole-blood interferon gamma assay with tuberculin skin
testing for detecting latent Mycobacterium tuberculosis infection. JAMA 2001; 286: 1740–1747.
Mazurek G.H., Jereb J., LoBue P.A., Iademarco M.F., Metchock
B., Vernon A. Guidelines for using the QuantiFERON-TB
Gold Test for detecting Mycobacterium tuberculosis infection, United States. MMWR Recomm. Rep. 2005; 54: 49–55,
http://www.cdc.gov/mmwr/preview/mmwrhtml/rr5415a4.htm.
Mazurek M., Jereb J., Vernon A., LoBue P., Goldberg S., Castro
K. IGRA Expert Committee; Centers for Disease Control and
Prevention (CDC). Updated guidelines for using Interferon Gamma Release Assays to detect Mycobacterium tuberculosis infection — United States, 2010. MMWR Recomm Rep. 2010; 25;
59: 1–25.
Streeton J.A., Desem N., Jones S. L. Sensitivity and specificity
of a gamma interferon blood test for tuberculosis infection. Int.
J. Tuberc. Lung Dis. 1998; 2: 443–450.
21.
22.
23.
24.
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
Brock I., Munk M.E, Kok-Jensen A., Andersen P. Performance
of whole blood IFN-gamma test for tuberculosis diagnosis based
on PPD or the specific antigens ESAT-6 and CFP-10. Int.
J. Tuberc. Lung Dis. 2001; 5: 462–467.
Arend S.M., Andersen P., Meijgaarden K.E. i wsp. Detection of
active tuberculosis infection by T-cell responses to early-secreted
antigenic target 6-kDa protein and culture filtrate protein 10.
J. Infect. Dis. 2000; 181: 1850–1854.
Arend S.M., Geluk A., van Meijgaarden K.E. i wsp. Antigenic
equivalence of human T-cell responses to Mycobacterium tuberculosis-specific RD1-encoded protein antigens ESAT-6 and
culture filtrate protein 10 and to mixtures of synthetic peptides.
Infect. Immun. 2000; 68: 3314–3321.
Arend S.M., Engelhard A.C.F., Groot G. i wsp.Tuberculin skin
testing compared with T-cell responses to Mycobacterium tuberculosis-specific and nonspecific antigens for detection of latent infection in persons with recent tuberculosis contact. Clin.
Diagn. Lab. Immunol. 2001; 8: 1089–1096.
Delgado J.C., Tsai E.Y., Thi S. i wsp. Antigen-specific and persistent tuberculin anergy in a cohort of pulmonary tuberculosis
patients from rural Cambodia. Proc. Natl. Acad. Sci. 2002; 99:
7576–7581.
Doherty T.M., Demissie A., Olobo J. i wsp. Immune responses
to the Mycobacterium tuberculosis — specific antigen ESAT-6
signal subclinical infection among contacts of tuberculosis patients. J. Clin. Microbiol. 2002; 40: 704–706.
Harboe M., Oettinger T., Wiker H.G., Rosenkrands I., Andersen P.
Evidence for occurrence of the ESAT-6 protein in Mycobacterium
tuberculosis and virulent Mycobacterium bovis and for its absence
in Mycobacterium bovis BCG. Infect. Immun. 1996; 64: 16–22.
Lalvani A., Nagvenkar P., Udwadia Z. i wsp. Enumeration of
T cells specific for RD1-encoded antigens suggests a high prevalence of latent Mycobacterium tuberculosis infection in healthy
urban Indians. J. Infect. Dis. 2001; 183: 469–477.
Mustafa A.S., Oftung F., Amoudy H. A. i wsp. Multiple epitopes
from the Mycobacterium tuberculosis ESAT-6 antigen are recognized by antigen-specific human T-cell lines. Clin. Infect. Dis.
2000; 30 (supl. 3): S201–S205.
Ravn P., Demissie A., Eguale T. i wsp. Human T-cell responses
to the ESAT-6 antigen from Mycobacterium tuberculosis. J. Infect. Dis. 1999; 179: 637–645.
Borkowska D., Zwolska Z., Michałowska-Mitczuk D. i wsp. Interferonowy test T-SPOT.TB w diagnostyce latentnego
zakażenia prątkiem gruźlicy. Pneumonol. Alergol. Pol. 2011;
79: 264–271.
www.pneumonologia.viamedica.pl
263